TUGAS 3
PENGANTAR KOMPUTASI
MODERN
Disusun oleh :
Kelfin Widya Cahyo 53416848
Otniel Hamonangan Girsangm 5541669
Rachmad Maulana Yusuf 54416908
Yudha Mahendra 57416825
Otniel Hamonangan Girsangm 5541669
Rachmad Maulana Yusuf 54416908
Yudha Mahendra 57416825
Kelas : 4IA23
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA
UNIVERSITAS GUNADARMA
2020
1. Konsep
Quantum Computation
Dalam bahasa Indonesia yaitu komputer kuantum,
merupakan komputer yang memanfaatkan fenomena-fenomena dari mekanika quantum,
seperti quantum superpositiondan quantum entanglement, yang digunakan untuk
pengoperasian data. QuantumComputation itu sendiri adalah suatu bidang studi
yang memfokuskan kepada teknologikomputer yang sedang berkembang berdasarkan
prinsip-prinsip dari teori kuantum. Dimanadijelaskan mulai dari sifat serta
perilaku energi dan materi pada kuantum (atom dan subatom) tingkat. Quantum
Computing adalah alat hitung yang menggunakan sebuah fenomenamekanika kuantum,
misalnya superposisi dan keterkaitan untuk melakukan operasi data.Dalam
komputasi klasik, jumlah data dihitung dengan bit. Dalam komputer kuantum, hal
inidilakukan dengan qubit.Prinsip dasar komputer kuantum adalah bahwa sifat
kuantum dari partikel dapatdigunakan untuk mewakili data dan struktur data dan
bahwa mekanika kuantum dapatdigunakan untuk melakukan operasi dengan data ini.
Dalam hal ini untuk mengembangkankomputer dengan sistem kuantum diperlukan
suatu logika baru yang sesuai dengan prinsipkuantum. Walaupun komputer kuantum
masih dalam pengembangan, telah dilakukan.
Prinsip dasar komputer kuantum adalah bahwa sifat
kuantum dari partikel dapat digunakan untuk mewakili data dan struktur data dan
bahwa mekanika kuantum dapatdigunakan untuk melakukan operasi dengan data ini.
Dalam hal ini untuk mengembangkankomputer dengan sistem kuantum diperlukan
suatu logika baru yang sesuai dengan prinsipkuantum. Walaupun komputer kuantum
masih dalam pengembangan, telah dilakukan eksperimen dimana operasi komputasi
kuantum dilakukan atas sejumlah kecil Qubit. Riset baik secara teoretis maupun
praktik terus berlanjut dalam laju yang cepat, banyak pemerintahnasional dan
agensi pendanaan militer mendukung riset komputer kuantum untuk
pengembangannya, baik untuk keperluan rakyat maupun masalah keamanan nasional
seperti kriptoanalisis.
Perhitungan jumlah data pada komputasi klasik
dihitung dengan bit, sedangkan perhitungan jumlah data pada komputer kuantum
dilakukan dengan qubit. Prinsip dasarkomputer kuantum adalah bahwa sifat
kuantum dari partikel dapat digunakan untuk mewakilidata dan struktur data, dan
bahwa mekanika kuantum dapat digunakan untuk melakukanoperasi dengan data ini.
Dalam hal ini untuk mengembangkan komputer dengan sistemkuantum diperlukan
suatu logika baru yang sesuai dengan prinsip kuantum.
Komputer kuantum dapat jauh lebih cepat dari
komputer konvensional pada banyakmasalah, salah satunya yaitu masalah yang
memiliki sifat berikut :
·
Satu-satunya
cara adalah menebak dan mengecek jawabannya berkali-kali
·
Terdapat
n jumlah jawaban yang mungkin
·
Setiap
kemungkinan jawaban membutuhkan waktu yang sama untuk mengeceknya
·
Tidak
ada petunjuk jawaban mana yang kemungkinan benarnya lebih besar: memberi
jawaban dengan asal tidak berbeda dengan mengeceknya dengan urutan tertentu.
2.
Cara kerja Entanglement Quantum
Entanglement adalah suatu teori mekanika quantum
yang menggambarkanseberapa cepat dan betapa kuatnya keterhubungan
partikel-partikel pada Quantum computer yang dimana jika suatu partikel
diperlakukan “A” maka akan memberikan dampak “A” juga ke partikel lainnya.
Quantum entanglement adalah bagian dari fenomena
quantum mechanical yangmenyatakan bahwa dua atau lebih objek dapat digambarkan
mempunyai hubungan denganobjek lainnya walaupun objek tersebut berdiri sendiri
dan terpisah dengan objeklainnya. Quantum entanglement merupakan salah satu
konsep yang membuat Einsteinmengkritisi teori Quantum mechanical. Einstein
menunjukkan kelemahan teori QuantumMechanical yang menggunakan entanglement
merupakan sesuatu yang “spooky action at adistance” karena Einstein tidak
mempercayai bahwa Quantum particles dapat mempengaruhi partikel lainnya
melebihi kecepatan cahaya. Namun, beberapa tahun kemudian, ilmuwan John Bell
membuktikan bahwa “spooky action at a distance” dapat dibuktikan bahwa
entanglement dapat terjadi pada partikel-partikel yang sangat kecil.
Penggunaan quantum entanglement saat ini
diimplementasikan dalam berbagai bidangsalah satunya adalah pengiriman
pesan-pesan rahasia yang sulit untuk di-enkripsi dan pembuatan komputer yang
mempunyai performa yang sangat cepat. Ada juga pemahaman lain tentang Entanglement
menurut Albert Einsten” Entanglement Kuantum”di istilahkan “Perbuatan Sihir
Jarak Jauh” yang merupakan sifat dasar mekanika kuantum. Entanglement memungkinkan
informasi kuantum tersebar dalam puluhan ribu kilometer, dan hanya dibatasioleh
seberapa cepat dan seberapa banyak pasangan entanglement dapat bekerja dalam
ruang.
Dari sumber yang saya dapatkan dari internet :
[Quantum entanglement] merupakanfenomena yang menghubungkan dua partikel
sedemikian rupa sehingga perubahan yangterjadi pada satu partikel seketika itu
juga tercermin dalam partikel lainnya, meski mungkinsecara fisik diantara
mereka terpisah beberapa tahun cahaya.
3.
Teknik pengoperasian data Qubit
Qubit merupakan kuantum bit , mitra dalam komputasi
kuantum dengan digit bineratau bit dari komputasi klasik. Sama seperti sedikit
adalah unit dasar informasi dalamkomputer klasik, qubit adalah unit dasar
informasi dalam komputer kuantum . Dalamkomputer kuantum, sejumlah partikel
elemental seperti elektron atau foton dapat digunakan(dalam praktek,
keberhasilan juga telah dicapai dengan ion), baik dengan biaya mereka atau
polarisasi bertindak sebagai representasi dari 0 dan / atau 1. Setiap
partikel-partikel inidikenal sebagai qubit, sifat dan perilaku partikel-partikel
ini (seperti yang diungkapkan dalamteori kuantum ) membentuk dasar dari
komputasi kuantum. Dua aspek yang paling relevanfisika kuantum adalah prinsip
superposisi dan Entanglement.
Superposisi, pikirkan qubit sebagai elektron dalam
medan magnet. Spin elektronmungkin baik sejalan dengan bidang, yang dikenal
sebagai spin-up, atau sebaliknya kelapangan, yang dikenal sebagai keadaan
spin-down. Mengubah spin elektron dari satukeadaan ke keadaan lain dicapai
dengan menggunakan pulsa energi, seperti dari Laser -katakanlah kita
menggunakan 1 unit energi laser. Tapi bagaimana kalau kita hanyamenggunakan
setengah unit energi laser dan benar-benar mengisolasi partikel dari segala pengaruh
eksternal? Menurut hukum kuantum, partikel kemudian memasuki superposisinegara,
di mana ia berperilaku seolah-olah itu di kedua negara secara bersamaan.
Setiap qubit dimanfaatkan
bisa mengambil superposisi dari kedua 0 dan 1. Dengan demikian, jumlah
perhitungan bahwa komputer kuantum dapat melakukan adalah 2 ^ n, dimana n adalah
jumlah qubit yang digunakan. Sebuah komputer kuantum terdiri dari 500 qubit
akan memiliki potensi untuk melakukan 2 ^ 500 perhitungan dalam satu langkah.
Ini adalah jumlah yangmengagumkan - 2 ^ 500 adalah atom jauh lebih dari yang
ada di alam semesta (ini pemrosesan paralel benar - komputer klasik saat ini,
bahkan disebut prosesor paralel, masihhanya benar-benar melakukan satu hal pada
suatu waktu: hanya ada dua atau lebih darimereka melakukannya). Tapi bagaimana
partikel-partikel ini akan berinteraksi satu samalain? Mereka akan melakukannya
melalui belitan kuantum.
Ilmu informasi quantum dimulai dengan
menggeneralisir sumberdaya fundamental informasi klasik bit menjadi bit
quantum, atau qubit. Sebagaimana bit merupakan objekideal yang diabstraksi dari
prinsip-prinsip fisika klasik, qubit adalah objek quantum idealyang diabstraksi
dari prinsip-prinsip mekanika quantum. Bit bisa direpresentasikan
dengankawasan-magnetik pada cakram, voltase pada sirkuit, atau tanda grafit
yang dibuat pensil pada kertas. Pemfungsian status-status fisikal klasik ini
sebagai bit tidak bergantung padadetil bagaimana mereka direalisasikan.
Demikian halnya, atribut-atribut qubit adalahindependen dari representasi
fisikal spesifik sebagai pusingan nukleus atom atau, katakanlah, polarisasi
photon cahaya.
Bit digambarkan oleh statusnya, 0 atau 1. Begitu
pula, qubit digambarkan oleh statusquantumnya. Dua status quantum potensial
untuk qubit ekuivalen dengan 0 dan 1 bit klasik. Namun dalam mekanika quantum,
objek apapun yang memiliki dua status berbeda pastimemiliki rangkaian status
potensial lain, disebut superposisi, yang menjerat kedua statushingga derajat
bermacam-macam. Status-status qubit yang diperkenankan persisnyamerupakan semua
status yang harus bisa dicapai, secara prinsip, oleh bit klasik
yangditransplantasikan ke dalam dunia quantum. Status-status qubit ekuivalen
dengan titik-titik di permukaan bola, di mana 0 dan 1 sebagai kutub selatan dan
utara Kontinum status antara 0dan 1 membantu perkembangan banyak atribut luar biasa
informasi quantum.
4.
Teknik Quantum Gates
Quantum
Gates merupakan sebuah aturan logika / gerbang logika yang berlaku pada quantum
computing. prinsip kerja dari quantum gates hampir sama dengan gerbang logika
pada komputer digital. jika pada komputer digital terdapat beberapa operasi
logika seperti AND, OR, NOT. pada quantum gates terdiri dari beberapa bilangan
qubit, sehingga quantum gates lebih susah untuk dihitung daripada gerbang
logika pada komputer digital. Quantum logic gates, pada prosedur berikut
menunjukan bagaimana cara untuk membuat sirkuit reversibel yang mensimulasikan
dan sirkuit inversibel sementara untuk membuat penghematan yang besar dalam
jumlah ancillae yang digunakan. berikut prosesnya :
·
Simulasikan
gerbang dibabak tingkat pertama
·
Jauhkan
hasil gerbang di tingkat 2 secara terpisah
·
Bersihkan
bit ancillae
·
Gunakan
mereka untuk mensimulasikan gerbang di babak kedua tingkat
·
Setelah
menghitung output, membersihkan bit ancillae
·
Bersihkan
hasil tingkat 2
5.
Teknik Algoritma Shor
Algoritma
Shor, dinamai matematikawan Peter Shor , adalah algoritma kuantum yaitu
merupakan suatu algoritma yang berjalan pada komputer kuantum yang berguna
untuk faktorisasi bilangan bulat. Algoritma Shor dirumuskan pada tahun
1994. Inti dari algoritma ini merupakan
bagaimana cara menyelesaikan faktorisasi terhaadap bilanga interger atau bulat
yang besar.
Efisiensi
algoritma Shor adalah karena efisiensi kuantum Transformasi Fourier , dan
modular eksponensial. Jika sebuah komputer kuantum dengan jumlah yang memadai
qubit dapat beroperasi tanpa mengalah kebisingan dan fenomena interferensi
kuantum lainnya, algoritma Shor dapat digunakan untuk memecahkan kriptografi
kunci publik skema seperti banyak digunakan skema RSA.
Algoritma
Shor terdiri dari dua bagian:
·
Penurunan
yang bisa dilakukan pada komputer klasik, dari masalah anjak untuk masalah
ketertiban -temuan.
·
Sebuah
algoritma kuantum untuk memecahkan masalah order-temuan.
Hambatan
runtime dari algoritma Shor adalah kuantum eksponensial modular yang jauh lebih
lambat dibandingkan dengan kuantum Transformasi Fourier dan
pre-/post-processing klasik. Ada beberapa pendekatan untuk membangun dan
mengoptimalkan sirkuit untuk eksponensial modular. Yang paling sederhana dan
saat ini yaitu pendekatan paling praktis adalah dengan menggunakan meniru
sirkuit aritmatika konvensional dengan gerbang reversibel , dimulai dengan
penambah ripple-carry. Sirkuit Reversible biasanya menggunakan nilai pada
urutan n ^ 3, gerbang untuk n qubit. Teknik alternatif asimtotik meningkatkan
jumlah gerbang dengan menggunakan kuantum transformasi Fourier , tetapi tidak
kompetitif dengan kurang dari 600 qubit karena konstanta tinggi.
Referensi
:
